36 ciclos, indicando que a partícula do catalisador é extremamente estável e tem o potencial de uso repetido.
Sohail et al. (2018) sintetizaram nanocompósitos de TiO2/CNTs/CoFe2O4 e aplicaram para a degradação do azul de metileno sob irradiação de luz UV. O catalizador foi facilmente reciclado pela aplicação de um campo magnético devido à presença de ferritas como a de CoFe2O4. O resultado apresentou uma taxa de degradação do azul de metileno de 96% e mesmo após a fotodegradação os nanocompósitos ainda possuíam propriedades magnéticas e puderam ser facilmente coletados.
Wang et al. (2019) sintetizaram nano-heterojunções SnFe2O4/ZnFe2O4,
fotocatalisadores não tóxicos, facilmente recuperáveis, desejável para o tratamento de águas residuais, e degradaram a tetraciclina sob luz visível. Os resultados apresentaram desempenho fotocatalítico com eficiência de remoção de 93,2% e a DQO do efluente farmacêutico real diminuiu 77,5% usando apenas 30 mg, o equivalente a 5%
SnFe2O4/ZnFe2O4 em 100 mL do produto farmacêutico real, em 12 horas, indicando grande potencial na indústria de tratamento de água poluída.
Logo, notoriamente, estudos que utilizam estruturas de ferritas exercem um importante papel, pois estes materiais possibilitam condições favoráveis em relação a aspectos esperados, como remoção de cor e concentração de corantes como o AM.
37 O composto formado por materiais magnéticos, pode ser recuperado e reutilizado em um novo processo. Quando se encontram unidos, estes componentes consistem em um compósito com propriedades com poucas chances de serem obtidas se fossem somente de uma substância pura. Suas proporções reduzidas conferem a eles uma série de características físico-químicas peculiares que os fazem diferenciados dos demais materiais, podendo ser aplicados em diversas áreas (PUNIA et al., 2020).
Para reproduzir as combinações dos elementos químicos que podem ser aplicados na preparação dos nanomateriais, existem diversos métodos de sínteses que apresentam as características necessárias para formar a estruturação das nanoferritas que podem ser usadas no campo da fotocatálise (SILVA et al., 2017).
A busca vai além da síntese destes compósitos para o tratamento dos efluentes industriais, procura-se igualmente por métodos mais eficazes e eficientes para os catalisadores, uma vez que tem-se como meta o desenvolvimento de meios menos agressivos de produzir estes materiais, para assim incorporar valor mais sustentável, e adequar-se no viés da química verde.
As sínteses mais usuais ocorrem utilizando métodos como o hidrotérmico, sol-gel, Pechini ou precursores poliméricos e por reação de combustão, sendo que este último apresenta um conjunto de vantagens que o diferencia dos demais.
O processo hidrotérmico é uma forma bem-sucedida de produzir nanopartículas de alta cristalização e amostras de pó fracamente aglomeradas. A temperatura necessária durante a reação é muito mais baixa do que outros métodos de síntese (PUNIA et al., 2020).
O método de sol-gel e citrato envolvem a adição de precursores de metal e ferro, junto com ácido cítrico, para formar um gel. O tempo de sinterização é normalmente variado e testado para estudar a formação (transição de fases) da fase ou fases desejadas e, consequentemente apresentarem boas propriedades para a aplicação requerida. A temperatura e o tempo vão mostrar também o tamanho do cristalino que vão interferir na área superficial do material. (CASBEER et al., 2012).
O método Pechini ou método dos precursores poliméricos utiliza uma mistura de reagentes de óxidos metálicos e carbonatos em proporções definidas no processo de fabricação de óxidos ou materiais cerâmicos com propriedades dielétricas a calcinação, produzindo pós-cerâmicos e filmes finos (PECHINI, 1967).
38 3.7.1 Método Reação de Combustão
O processo de síntese das nanoferritas vêm se manifestando como uma nova fronteira para obter-se cerâmicas com alto desempenho. O método por reação de combustão tem demonstrado ser muito vantajoso por ser rápido para sua obtenção, ter baixo consumo energético no decorrer da síntese, ser simples na elaboração, e com custo relativamente baixo, fácil de se repetir o método da fabricação de pós-cerâmicos, além da possível produção em escala piloto (DANTAS, LEAL e COSTA, 2021). Na Figura 3 está ilustrado um fluxograma do processo de síntese por reação de combustão.
Figura 3. Fluxograma do processo de síntese de materiais pelo método reação por combustão.
Fonte: Autoria própria, 2022.
Obtenção das Ferritas Ferritas
Nitratos Combustíveis
Mistura Final Aquecimento
• Evaporação d’água
• Produção de gases
• Ignição
• Combustão
Mistura Final
Produto da Reação (Flocos)
• Desaglomeração
• Peneiramento (#325)
• Pó da Ferrita
Caracterizações
• DRX
• TGA/DTA
• EDX
• BET/BJH
• UV-Vis
39 A reação de combustão consiste na reação exotérmica que ocorre entre a combinação de nitratos metálicos com um combustível promovendo a obtenção do pó cerâmico. O processo se baseia no princípio da reação exotérmica, e se auto sustenta propiciando a obtenção do produto final em um curto intervalo de tempo. As condições da reação podem ser controladas ajustando a quantidade do combustível e controlando a temperatura. O produto resultante, é um pó cerâmico puro quimicamente, de alta cristalinidade e homogêneo.
Existem muitas outras vantagens do método através da síntese por reação de combustão aquosa. Este método tem sido utilizado na obtenção de diversos materiais, principalmente na manipulação de pós nanométricos de nanoferrita, com elevada área superficial e alto grau de pureza. Pode-se citar ainda que o método é autossustentável. Após o início da reação, há cristalização e formação de pós em um curto período, quando alcança altas temperaturas e à formação de uma quantidade minimizada de resíduos (COSTA e KIMINAMI, 2012).
Ferreira et al. (2017) prepararam compósitos magnéticos de ferrita de zinco (ZnFe2O4) com óxido de zinco (ZnO), pelo método de síntese reação de combustão. Os autores concluíram que o compósito produzido apresentou eficiência considerável para fotodegradação do azul de metileno em meio aquoso.
Dantas et al. (2021) sintetizaram a ferrita Ni0,5Zn0,5Fe2O4 por reação de combustão com o forte diferencial de sua produção em escala piloto de 200 g/batelada. As caracterizações procedidas no trabalho validaram as boas propriedades da nanoferrita obtida, sendo ideal para aplicações em áreas como na catálise heterogênea, absorvedores de radiação eletromagnética e biomateriais.
Bessy et al. (2022) fabricaram com sucesso pelo processo de combustão nanopartículas de ferrita de magnésio e zinco (Mg0,8-xZnxFe2O4, onde x = 0,2, 0,4 e 0,6) para testes na degradação fotocatalítica. A partir do espectro ultravioleta, foi calculado o gap óptico que variou de 5,6 a 4,6 eV. Os estudos fotocatalíticos exibiram atividade melhorada que foi fortemente influenciada pelo doping com zinco. A degradação fotocatalítica revelou que as nanopartículas funcionam como um catalisador perfeito para degradar o corante azul de metileno e água residual de tingimento têxtil sob luz ultravioleta, revelando assim seu uso potencial em poluentes orgânicos.
40 Dessa maneira, pode-se dizer que o método de síntese por reação de combustão demonstra as vantagens inerentes, ser de baixo consumo energético e de elaboração simples, é de suma importância para estudos voltados a ferritas do tipo espinélio.